CH321633A - Elastische Wellengelenkscheibe mit Seillaschen - Google Patents

Description

  Elastische     Wellengelenkscheibe    mit Seillaschen    Soweit zur Weiterleitung der     Drehbewe-          i;u        irg    zwei Wellen     miteinander    zu     verbinden          sind,    deren Achsen geneigt zueinander liegen  oder Winkelbewegungen gegeneinander     aus-          führen    sollen, benutzt man Gelenke. Die be  kanntesten Gelenke dieser Art waren die       Kardan-    oder Kreuzgelenke.

   Diese haben je  doch den Nachteil, dass sie. dauernder     Schm-ie-          iung    bedürfen, aber nur mit grossen     Schwie-          ri-keiten    schmierbar sind und ferner nicht  alle Verlagerungen der     Wellen    aufnehmen.  



  Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man  die sogenannten     Gewebescheiben    entwickelt.  Das sind Ringscheiben aus Gummi mit einge  betteten. Gewebeeinlagen, deren Ringkörper  eine     ;-erade    Anzahl axial liegender     ausgebuch-          ster        Bolir-trngen    enthält. Diese Buchsen sind       mittels        Seliraubbolzen    abwechselnd mit     derer          Kopf    der einen und mit dem Kopf der andern  Welle     verbunden.    Wenn, was heute meistens  der Fall ist, die zu übertragenden Drehmo  mente gross sind, müssen diese Scheiben ausser  ordentlich gross und stark ausgeführt werden.

    Ihre Nachgiebigkeit ist dann gering, so dass  einerseits die Winkel zwischen den mitein  ander verbundenen     Wellen    nur gering sein  können und anderseits die Wellenlager stark       belastet    werden.  



  Einen Fortschritt in der Entwicklung  brachten die sogenannten Seilscheiben. Sie  ähneln äusserlich den Gewebescheiben, jedoch    erfolgt die     Kraftübertragung    zwischen     be-          nachbarten    Buchsen nicht durch Gewebeein  lagen, sondern durch Drahtschlaufen, die axial       versetzt    zueinander liegen. Aber auch diese       Gelenkscheiben    haben erhebliche Nachteile.  



       Zunächst.    ist schon die Herstellung der  Drahtschlingen ausserordentlich schwierig. Es  ist nicht angängig, einfache Wickel aus Draht  zu verwenden, denn bei den Biegungen, denen  die Schlaufen im Gebrauch ausgesetzt sind,  werden einzelne der Drahtwindungen so stark  belastet, dass sie springen, weil die Material  elastizität des Drahtmaterials nicht ausrei  chend ist. Man hat sich daher dadurch ge  holfen, dass man die Schlaufen aus dünnen  Drahtlitzen geflochten hat, so dass an die  Stelle der     Materialelastizität.    die Formelasti  zität trat. Unter diesen Umständen konnten  aber die Schlingen nur von Hand hergestellt  werden. Das war     einerseits    teuer und führte  anderseits nicht. zu der erforderlichen Ge  nauigkeit.

   Die Folge war, dass die Belastung       der     sich ausschliesslich oder im  wesentlichen auf diejenigen Schlaufen     aus=     wirkte, die den geringsten Innendurchmesser  hatten. Das gesamte der Scheibe zumutbare,  zu übertragende Drehmoment entsprach unter  diesen     Umständen    keineswegs dem     Gesamt-          materialaufwan    d.  



  Diesem Nachteil versuchte man dadurch  abzuhelfen, dass man den Drahtschlingen eine           Ellipsenform    gab und den Hohlraum der  Ellipse durch Gummi ausfüllte. Das brachte  dadurch einen     gewissen    Fortschritt, dass die  kürzesten     Drahtschlaufen    sich. unter Nach  geben ihres Gummikernes verflachen und so  weit längen konnten, dass ein Ausgleich zwi  schen den     einzelnen    Drahtschlaufen der  Scheibe eintrat.  



  Aber auch derart     ausgeführte    Scheiben  blieben     -unbefriedigend.     



  Die Herstellung konnte nur in der Weise  erfolgen, dass die Sehlaufen auf Bolzen der  Kokille     aufgestreift,        d'ass    ihre Hohlräume mit  Pufferstücken aus Rohgummi angefüllt, die       Deckschichten    aus     Ro:hglimmi    zugegeben und  das Ganze dann durch Erhitzung vulkanisiert  wurde. Naturgemäss konnten die einzelnen       RohgLimmiteile        als    solche nicht     passgenau    her  gestellt werden.

   Sie mussten daher in einzelnen  Massen überdimensioniert werden und die       hohlraumfreie        Ausfüllung    der Form konnte  nur dadurch erreicht werden, dass die     beiden     Hälften     gegeneinandeigepresst    wurden. Das  hatte den Nachteil, dass dabei die Schlaufen  leicht.     verformt.    werden konnten. Davon ab  gesehen ergaben sich aber erhebliche Schwie  rigkeiten bei dem     Vulkanisationsprozess,    weil  der     Gesamtglimmikörper    sehr stark war und  die     Vulkanisationsivärme    von aussen her, näm  lich von der Form her, aufnehmen musste.

    Auf     Einzelheiten    braucht in diesem     Zusam-          menhange    nicht eingegangen zu werden.  



  Schliesslich bestand noch eine grosse Schwie  rigkeit. in der     Beherrschung    der Fliehkräfte.  Die Scheiben haben Durchmessergrössen, die       zu    sehr erheblichen Fliehkräften der Rand  teile führen, denen der Gummi als solcher  nicht gewachsen war, zumal er in Fliehkraft  richtung von den sehr schweren Drahtschlau  fen belastet     -werde.    Man war daher     genötigt,          Mantelringe    aus Gewebe am Umfang der  Scheibe     anzuordnen    und diese beeinträchtig  ten die Elastizität erheblich.  



  Dazu kommt noch, dass die     Herstellung     von     Seilscheiben    mit Schlingen aufs Drahtseil  überhaupt nur bei grosser     Dimensionierung          möälich    ist,     also    im Automobilbau z.     B.    bei  Scheiben für schwere Lastkraftwagen.    Erfindungsgemäss     ist    nun eine Gelenkseil  scheibe geschaffen, die alle     aufgeführten     Schwierigkeiten und Nachteile beseitigt.  



  Ein Merkmal, welches einen Fortschritt  ermöglicht, liegt in der Wahl eines     bisher     nicht benutzten     Werkstoffes    für die Seil  schlingen, der ihre maschinelle     Herstellung     als einfache Wickel ermöglicht. Zur Herstel  lung des Mantelkörpers kann z. B. das     Spritz-          verfahren    benutzt werden, welches es ermög  licht, solche     Wickelkerne    für die Seilschlau  fen. zu benutzen, die zwar aus dem gleichen       Material    bestehen wie der Mantelkörper, je  doch gesondert. von diesem in den     Endmistand     überführt- werden können. und daher schon  als Stützkerne für den Wickelvorgang benutz  bar sind.

   Als     Werkstoff    für die Seileinlagen  wird ein     nichtmetallisches    und daher     wesent-          l_ch    leichteres, bis zu einem gewissen Grade  elastisches Material gewählt, dessen Zugfestig  keit mindestens gleich derjenigen von Baum  wollfäden ist. Man kann Baumwolle benutzen,  besser ist. es jedoch, einen der neuen Werk  stoffe, wie     Polyamid-Kunststoff,    zu wählen,  da sie bei gleichem Querschnitt und gleichem  Gewicht erheblich     zugfester    sind als     Baum-          wolle.     



  Die Merkmale der     Wellengelenkseheibe     nach der Erfindung liegen demnach darin,       da.ss    die Seilwickel aus     unter    eine vorbestimmte       Varspannung        gesetzten    Fäden elastischen,       nichtmeta.l.lischen        Werkstoffes    bestehen, des  sen     Zugfestigkeit    mindestens gleich derjenigen  von Baumwollfäden ist, einen Kern     aufs        dritek-          elasti:

  schem        Werkstoff    umschliessen, gegen den  sieh die Spulen abstützen, und in einen Man  tel aus federnd nachgiebigem     Stoffeingebettet     sind.  



  Das für den vorliegenden Zweck neue     lia-          terial    der Seilwickel kann, selbst wenn es zur  Festlegung es zulässigen Verdrehungswinkels  unter     Vorspannung,    gewickelt wird, immer,  noch so viel Materialelastizität besitzen, dass  man einfache Wickel     verwenden    kann, ohne  Gefahr     zii    laufen, dass die stärkst beanspruch  ten     Windungen        unter    der Zugspannung rei  ssen, die sie aufnehmen     missen.    Kann man  aber einfache Wickel verwenden, dann ist es      auch möglich, sie maschinell herzustellen und  dadurch zu einer so weitgehenden Massgenauig  keit zu gelangen, dass sieh die Beanspruchung  der,

   Seilscheibe gleichmässig auf sämtliche Seil  einlagen verteilt. Soweit ganz geringe Toleran  zen nicht. zu vermeiden sind, werden sie durch  die Elastizität     des    Seilmaterials ausgeglichen.  



  Zum leichteren Verständnis wird im nach  folgenden als     Ausführungsbeispiel    eine zeich  nerisch dargestellte Seilscheibe     beschrieben,     bei der als Material für die Seileinlagen Fä  den aus     Polyamid-Kunststoff    und als Ma  terial für Stützkerne und Mantelkörper  Gummi verwendet. sind. Diese Materialien sind  jedoch durch äquivalente Werkstoffe ersetz  bar, wie einerseits andere Kunstfäden oder  Naturfäden, und wie     anderseits        Kunstmassen,     die ähnliche     Eigenschaften    wie Gummi be  sitzen.  



  In der     zeichnerisehen    Darstellung zeigen       Fig.1    die Ansicht einer - zum Teil     auf-          gebrochenen    -Gelenkscheibe nach der Er  findung,       Fig.    2 einen Querschnitt nach Linie     11-II     der     Fig.1    und       Fig.3    einen Schnitt nach Linie     111-III     der     Fig.1.     



  In dem Mantelkörper 1 der Scheibe sind  die Seileinlagen 2 und 3     derart    eingebettet,  dass sie einander überlappend abwechselnd zu  beiden Seiten einer Mittelebene der Seil  scheibe liegen, die auf der     Achse    senkrecht  stellt. Die Seileinlagen selbst sind einfache  Wickel aus unter     Vorspannung    stehenden  Kunststoffäden, die     vorzugsweise    aus einem       Polykondensationsprodukt    von     Adipinsäure     und     Hexamethylendiamin    bestehen.

   Die     Wik-          kel    ? und 3     umschlingen    je zwei benachbarte  Spulen 1 bzw. 5, deren Abstand durch Stütz  kerne 6     bestimmt    wird. Die Stützkerne be  stellen ebenso wie der Mantelkörper 1 aus       vulkanisiertem    Gummi. Je zwei gleichachsige  Spulen 4     Lind    5 sitzen auf einer gemeinsamen  Buchse 7, deren aussen     ungebördelte    Ränder       Schutzbleche    8 halten, die als     [interlegschei-          hen    für die     Muttern    dienen, mit denen die  Bolzen der Wellenköpfe an der Scheibe be-    festigt sind.

   Auf jeder Seite der Scheibe ver  bleiben     zwischen    benachbarten     Seileinlagen     Zwischenräume, und an diesen Stellen befin  den sich     Aussparungen    9 des     Scheibenkörpers,     welche die     Elastizität    erhöhen.  



  Die Herstellung der Scheibe geschieht z. B.  auf folgende     Weise:     Zunächst werden die Seileinlagen ge  wickelt. Zu diesem Zweck     werden    zwei Spulen  4 bzw. 5 auf einen fertig     vulkanisierten    Stütz  kern 6 derart aufgeschoben,     dass    sie sich gegen  dessen ausgehöhlte Enden abstützen. Dann  wird diese Einheit. auf den     Werkstückträger     der Wickelmaschine aufgestreift und sitzt  dann auf einem     Bolzenpaar,    das den vor  geschriebenen Abstand der beiden Spulen ge  nau bestimmt..

   Beim Wickeln wird der Faden  zur Festlegung     des    zulässigen Verdrehungs  winkels unter einer     Vorspannung    gehalten, die       mindestens    so gross ist wie die Zugbelastung,  unter .der der Faden eine bleibende Dehnung  annehmen kann. Der Anfang des Fadens wird  vor Beginn des Wickelns festgelegt, das Ende  nach Beendigung des Wickelvorganges, so       d@ass    ein selbsttätiges     Sichlösen    des     Fadens     nicht erfolgen kann.

   Der Stützkern     ist    nach       3lat:erialfestigkeit    und Querschnitt so bemes  sen,     da.ss    er die     Vorspannung    des Wickels  weitgehend aufnimmt.  



  Nach Fertigstellung der     Seileinlagelaschen     werden diese in der erforderlichen Anzahl  und Anordnung in eine     Kokille    eingebracht.  Die Kokille enthält Bolzen, vorzugsweise leicht       konischer    Form, auf die die auf die Buchsen 7  aufgezogenen Spulen aufgestreift werden. So  bald, das geschehen ist, haben sie den vorge  schriebenen Abstand. Dabei gleichen sich  kleine Ungenauigkeiten der lichten Wickel  längen auf     Grund    der Materialnachgiebigkeit  der Fäden     aus.     



  Sobald die     Seileinl-agelaschen    in die Form  (Kokille) eingebracht sind,     wird    diese ge  schlossen und der Gummi für den Mantel  körper in flüssiger Form eingespritzt. Die  Temperatur     dieses    Gummis ist dabei so be  messen, dass der     Vulkanisations@prozess        sich     ohne Nacherhitzung vollzieht. Unmittelbar      darauf, jedenfalls aber noch lange vor Ab  kühlen von Form und     Formling    kann die  Form geöffnet und die     Scbeibe        herausgenoin-          inen    werden.

   Unter dem Einfluss     des    flüssig       eingespritzten    Gummis hat sich die bleibende       Längung    der Seilfäden vollzogen und die rest  liche Spannung, die sie noch ausüben, wird  von den Stützkernen 6 aufgenommen. Unter       diesen*    Umständen besteht keine Gefahr, dass  sich die heiss aus der Form entnommenen  Scheiben verziehen. Zum Schluss werden die  Schutzkappen 8     aufgestreift.    und durch     Um-          bördelung    des Randes der Buchsen 7 die  Schutzkappen festgelegt.

      Damit, beim Einsetzen der Seileinlage  laschen in die Form, das unter starkem Span  nen der Seile erfolgt, kein Nachgeben der  Spulen durch Spreizen ihrer     Flankenscheiben     eintreten kann, sind, wie     Fig.3    zeigt, die  jenigen Flankenscheiben     aufeinanderliegender     Spulen, die     einander        benachbart        sind,    nach  aussen gewölbt, so dass sie sich gegenseitig am  Rande abstützen. Die Aussenflanken der Spu  len werden in der Kokille durch entsprechende  Anschlagteile der Formhälften gestützt.

   So  bald der Mantel hergestellt ist, tritt nach dem  oben Gesagten eine Deformierung der     Spulen-          flanken    nicht mehr ein.  



  Die     Benutzung    des trotz hoher Zugfestig  keit elastischen Kunststoffes für die     Seilfäden     ermöglicht. die Ausbildung der Schlaufen als       einfache    Wickel, demzufolge ihre maschinelle       Herstellbarkeit    und ihre hohe     Massgenauigkeit,     die     ihrerseits    wieder die gleichmässige     Vertei-          lung    der von der Scheibe     aufzunehmenden    Mo  mente auf     ;sämtliche    Einlagen zur Folge hat.

    Das hat. den Vorteil, dass die einzelnen Schlau  fen     verhältnismässig    kleiner ausführbar sind  als die früher     verwendeten        Drahtschlaufen.     Davon     abgesehen    beträgt jedoch auch     sehon     das     spezifische    Gewicht des jetzt für die  Sehlaufen verwendeten Werkstoffes nur einen  Bruchteil von dem spezifischen Gewicht der  früher benutzten Drähte.

   Unter diesen     Um-          ständen    treten in den Schlaufen nicht an  nähernd die hohen Fliehkräfte auf wie     früher     bei den     SeiLwheiben    mit     Drahtefnlagen.    Unter    diesen     Umständen    kann man den Mantelring       aus    Gewebeeinlagen ersparen.  



  Eine weitere Folge der Zugelastizität der  Seileinlagen, die im Material liegt.,     ist.    die       Verz.iehtmöglichkeit    auf die elliptische Form  der Seileinlagen. Die Stränge können jetzt  vielmehr geradlinig verlaufen. Daher kann  das     Aggregat    statt, kreisrund, vieleckig aus  gebildet werden. Das bedeutet nicht nur Ma  terialersparnis, sondern auch weitere Herab  setzung der Fliehkräfte.  



  Die obige Beschreibung eines Herstellungs  verfahrens zeigt, dass dieses sich wesentlich  vereinfacht und durch     Heranziehung    von Ma  schinenarbeit für die     Wickelherstellung    ver  billigt hat. Die entsprechende neue Scheibe  ist daher wesentlich preiswerter als die bis  herige.

   Sie ist     spezifisch    momentfester als die  bekannten Scheiben, wegen der gleichmässigen  Verteilung der     Beanspruchungen    auf sämt  liche     Wickel.    Sie     isst    aber auch wesentlich     ela-          stiselier    wegen des Fortfalles sämtlicher Ge  webeeinlagen     (Mantelring)    und wegen der  tiefen     Aussparungen        zwischen        benachbarten     auf der gleichen Seite liegenden Wickeln.  



  Die Fortschritte, die die erläuterte neue  Seheibe bietet, sind daher sehr erhebliche,  und sie wurden erreicht durch eine Kombi  nation     zusammenwirkender    Elemente, die teils  in der geschickten Wahl der für diese Zwecke  neuen     Werkstoffe,    teils in der     Ausnutzung     neuer     Herstellungsverfahren    bestehen, die     füll     Seilscheiben bisher     rieht    benutzt wurden. ,

Claims (1)

1. PATENTANSPRU CH I Elastische Wellengelenkseheibe mit Seil laschen, bei der je zwei benachbarte, auf Bol- zenhülsen befindliche Spulen von Seilwickeln umschlungen sind, dadurch gekennzeielinet, dass die Seilwickel (? bzw.

   3) aus unter eine vorbestimmte Vonsp,annuno@ gesetzten Fäden elastischen, nichtmetallischem\Werlstoffes be stehen, dessen Zugfestigkeit mindestens gleich derjenigen von Baumwollfäden ist, einen Kern <B>(6)</B> aus dreckelastischem Werkstoff umschlie ssen, gegen den sich die Spulen (4 bzw. ö ) abstützen, und in einen Mantel (1) aus federnd nachgiebigem Stoff eingebettet sind. L N TERANSPRÜCIIE 1.

   Scheibe nach Patentanspruch I, dadurch g ekennzeielinet, dass der Mantelkörper (1) ein Vieleck ist, dessen Seiten mit den Längsachsen der Seilwickel (?, 3) gleiehlaufen. ?. Scheibe nach Patentanspruch I, dadurelt gekennzeichnet, dass der Mantelkörper (1) bei- seiner zur Achse senkrechten Mittel ebene Aussparun gen (9) enthält,

   die zwischen anl'einanderfolgenden Wickeln (\?, 3) liegen. 3. Scheibe nach Patent;ansprueh I, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelfäden aus PoIx- atnid-Kunststoff bestehen. -1. Seheibe nach Patentanspruch I, dadureli gekennzeichnet, dass die Stützkerne (6) der Wickel (\?, 3) Gummikörper sind.

   ). Scheibe nach Patent.ansprucli I, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelkörper (1.) aus Gummi besteht. 6. Scheibe nach I'atentansprueh I, dadurch ;

   gekennzeichnet, dass die Flanken zweier auf der gleichen Bolzenhülse (7) liegender Spulen (?, 3) nach aussen gewölbt sind, so dass sie sieb gegenseitig gegen Verformung abstützen. PATENTANSPRUCH II Verfahren zur Herstellung von Scheiben nach Patent.ansprireh I, dadurch geken -zeich net, dass die Seileinlagen (2, 3)

   über zwei gegen den druckelastischen Stützkern (6) Spulen (4 oder 5) unter gleieh- bleibender, mindesterus der Zugbelastung, un ter der der Faden eine bleibende Dehnung annehmen kann, entsprechender Spannung ge wickelt und die Enden des Spulfa:dens gegen Lösen gesichert werden. UNTERANSPRÜCHE 7.

   Verfahren zur Herstellung von Scheiben nach Patentanspruch II, dadurch gekenn zeichnet, da.ss die die Stützkerne (6) enthalten den Seileinlagen (2, 3) auf den Abstand der Spulen bestimmende Bolzen einer Kokille auf gestreift, die Kokille geschlossen, der Mantel werkstoff eingebracht und in seinen Endzu stand gebracht wird. B.

   Verfahren nach Patentanspiaieh Il urrtl Unteranspruch 7, dadurch gekennzeicline?, dass als Mantelwerkstoff Gummi v erwencl^t und dieser in flüssiger Form mit einer T em- peratur in die Kokille gespritzt wird, die ohne Nachbehandlung zur Ansvulkanisierung führt.

   PATENTANSPRUCH III Kokille zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1I und den Unteran sprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet., dass ihre die Spulentragbolzen umgebenden Wan- elungsteile Stützanschläge aufweisen, die be stimmt sind, eine Verformung der freien Spu- lenflanken zu verhindern.